什么是電子陶瓷？五大類電子陶瓷介紹

　　什么是電子陶瓷？即在電子工業(yè)中能夠利用電、磁性質(zhì)的陶瓷，稱為電子陶瓷。電子陶瓷是通過對表面、晶界和尺寸結(jié)構(gòu)的精密控制而最終獲得具有新功能的陶瓷。在能源、家用電器、汽車等方面可以廣泛應(yīng)用。

　　電子陶瓷材料的發(fā)展，同物理化學(xué)、應(yīng)用物理學(xué)、硅酸鹽物理化學(xué)、固體物理學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、聲學(xué)、無線電電子學(xué)等的發(fā)展密切相關(guān)，它們相互促進(jìn)，從而在電子技術(shù)的飛躍發(fā)展中，使電子陶瓷也相應(yīng)地取得了很大進(jìn)展。

　　電子陶瓷按功能和用途可以分為五類：絕緣裝置瓷、電容器瓷、鐵電陶瓷、半導(dǎo)體陶瓷和離子陶瓷。

　　絕緣裝置瓷

　　簡稱裝置瓷，具有優(yōu)良的電絕緣性能，用作電子設(shè)備和器件中的結(jié)構(gòu)件、基片和外殼等的電子陶瓷。絕緣裝置瓷件包括各種絕緣子、線圈骨架、電子管座、波段開關(guān)、電容器支柱支架、集成電路基片和封裝外殼等。對這類瓷的基本要求是介電常數(shù)ε低,介質(zhì)損耗tanδ小，絕緣電阻率ρ高，抗擊穿強(qiáng)度E大，介電溫度特性和頻率特性好。此外，還要求有較高的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性。

　　在這類陶瓷中以滑石瓷和氧化鋁陶瓷應(yīng)用最廣。它們的主晶相成分分別為MgSiO3及Al2O3?；傻碾娊^緣性優(yōu)良且成本較低，是用于射電頻段內(nèi)的典型高頻裝置瓷。氧化鋁瓷是一類電絕緣性更佳的高頻、高溫、高強(qiáng)度裝置瓷。其電性能和物理性能隨Al2O3含量的增多而提高。常用的有含96%、99%Al2O3的高鋁氧瓷。在一些要求極高的集成電路中,甚至還使用Al2O3含量達(dá)99.9%的純剛玉瓷，其性質(zhì)與藍(lán)寶石單晶相近。高鋁氧瓷,尤其是純剛玉瓷的缺點(diǎn)是制造困難,燒成溫度高、價(jià)格貴。

　　近年來，研制出一類以SiC為基料，摻入少量BeO等雜質(zhì)的熱壓陶瓷。這種陶瓷絕緣性能優(yōu)良，熱導(dǎo)率高于純度為99%的氧化鈹瓷。它的熱膨脹系數(shù)與硅單晶可在寬溫度范圍內(nèi)接近一致，可望在功率耗散較大的大規(guī)模集成電路中得到應(yīng)用。

　　離子陶瓷

　　快離子導(dǎo)電的電子陶瓷。具有快速傳遞正離子的特性。典型代表是β-Al2O3瓷。這種陶瓷在300℃下離子電導(dǎo)率可達(dá)0.1/(歐·厘米)，可用來制作較經(jīng)濟(jì)的高比率能量的固體電池，還可制作緩慢放電的高儲(chǔ)能密度的電容器。它是有助于解決能源問題的材料。

　　低頻電容器瓷

　　屬于Ⅱ類電容器瓷，主要用于制造低頻電路中的旁路、隔直流和濾波用的陶瓷電容器。主要特點(diǎn)是介電常數(shù)ε高，損耗角正切較大且tanδ及ε隨溫度的變化率較大。

　　這類陶瓷中應(yīng)用最多的是以鐵電鈦酸鋇(BaTiO3)為主成分,通過摻雜改性而得到的高ε(室溫下可達(dá)20000)和ε的溫度變化率低的瓷料。以平緩相變型鐵電體鈮鎂酸鉛(PbMg1/3Nb2/3O3)等為主成分的低溫?zé)Y(jié)型低頻獨(dú)石電容器瓷料，也是重要的低頻電容器瓷。

　　鐵電陶瓷

　　功能多、用途廣。利用其壓電特性可以制成壓電器件，這是鐵電陶瓷的主要應(yīng)用，因而常把鐵電陶瓷稱為壓電陶瓷。利用鐵電陶瓷的熱釋電特性(在溫度變化時(shí)，因極化強(qiáng)度的變化而在鐵電體表面釋放電荷的效應(yīng))可以制成紅外

　　探測器件，在測溫、控溫、遙測、遙感以至生物、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域均有重要應(yīng)用價(jià)值。典型的熱釋電陶瓷有鈦酸鉛(PbTiO3)等。

　　利用透明鐵電陶瓷PLZT(摻鑭的鈦鋯酸鉛)的強(qiáng)電光效應(yīng)(通過外加電場對透明鐵電陶瓷電疇狀態(tài)的控制而改變其光學(xué)性質(zhì)，從而表現(xiàn)出電控雙折射和電控光散射的效應(yīng))，可以制成激光調(diào)制器、光電顯示器、光信息存儲(chǔ)器、光開關(guān)、光電傳感器、圖像存儲(chǔ)和顯示器，以及激光或核輻射防護(hù)鏡等新型器件。

　　半導(dǎo)體陶瓷

　　通過半導(dǎo)體化措施使陶瓷具有半導(dǎo)電性晶粒和絕緣性（或半導(dǎo)體性）晶界，從而呈現(xiàn)很強(qiáng)的界面勢壘等半導(dǎo)體特性的電子陶瓷。

　　陶瓷半導(dǎo)體化的方法主要有強(qiáng)制還原法和施主摻雜法（亦稱原子價(jià)控法）兩種。兩種方法都是在陶瓷的晶體中形成離子空位等缺陷，從而提供大量導(dǎo)電電子，使陶瓷中的晶粒成為某種類型（通常是N型）的半導(dǎo)體。而這些晶粒之間的間層為絕緣層或另一類型（P型）的半導(dǎo)體層。

　　半導(dǎo)體陶瓷種類很多，其中包括利用半導(dǎo)體瓷中晶粒本身性質(zhì)制成的各種負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻；利用晶界性質(zhì)制成的半導(dǎo)體電容器、ZnO壓敏電阻器、BaTiO3系正溫度系數(shù)熱敏電阻器、CdS/Cu2S太陽能電池；以及利用表面性質(zhì)制成的各種陶瓷型濕敏電阻器和氣敏電阻器等。表2列出典型的傳感器用半導(dǎo)體陶瓷。

　　CdS/Cu2S系光電陶瓷不同于上表所列的利用絕緣晶界層性質(zhì)的半導(dǎo)體瓷，它所利用的是N型CdS與P型Cu2S晶界層之間的PN異質(zhì)結(jié)的光伏效應(yīng)。用它制成的陶瓷太陽能電池，可以作為無人值守臺(tái)站的電源，也可作為電子儀器中的光電耦合器件。

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